3.实验内容 第一部分：理论值测量 测量质量(M)及质点至转轴中心的距离。 表1.1转动惯量理论值 质量(g) 半径(cm) 第二部分测量实验值 1.寻找摩擦力 通常在做测量转动惯量的理论分析时，并没有考虑摩擦力。在实验中要设法补偿。即找 用于克服摩擦力的砝码的大小，即使砝码在下落过程中作匀速成运动。那么这“摩擦质量” 将被从总质量中减去。 2.利用计算机测量速度程序，确定“摩擦质量”，即在滑轮下挂足够重的砝码，使得它做 匀速运动，且测量速度时，要求三位有效位数字相同。 2
3． 实验内容 第一部分：理论值测量 测量质量（M）及质点至转轴中心的距离 r。 表 1.1 转动惯量理论值 质量(g) 半径(cm) 第二部分 测量实验值 1． 寻找摩擦力 通常在做测量转动惯量的理论分析时，并没有考虑摩擦力。在实验中要设法补偿。即找 用于克服摩擦力的砝码的大小，即使砝码在下落过程中作匀速成运动。那么这“摩擦质量” 将被从总质量中减去。 2． 利用计算机测量速度程序，确定“摩擦质量”，即在滑轮下挂足够重的砝码，使得它做 匀速运动，且测量速度时，要求三位有效位数字相同。 3
实验2向心力 实验装置 向心力装置 曲线纸(2张) 旋转平台 砝码和悬挂支架 秒表 线 天平 实验目的 研究在一圆形轨道上旋转的物体，不同的物体质量，圆的半径对该物体所受向心力的影 响。 实验原理 当一质量为的物体系在一长度为L的绳上并绕一水平圆旋转，则该物上的向心力为： F=m -mro2 其中v为切向速度，o为角速度(v=@)。通过测量旋转一周的时间（周期T)得到速度 T 则向心力为： FA4πmr T2 安装 参阅“A”底座及旋转平台法安装该装置。 实验内容 第一部分不同半径（力和质量恒定不变） (1)向心力和悬挂物的质量在这部分保持不变。称衡该物体并在表2.1中记录，在边柱 上悬挂起物体，并将之通过线与弹簧连接起来，线必须通过中央柱体上的滑轮。 (2)把带夹头的滑轮安装在导轨的靠近悬挂物的一端，按图2.1挂上砝码，在表2.1中记 录下该砝码的质量，这样就有了恒向心力。 (3)边柱刻线所对应位置长是所选择半径，安装边柱时要使之垂直并拧紧支架螺丝。在 表2.1中记录该半径。 (4)边柱上的悬挂物必须垂直悬挂，调节中央柱顶端的弹簧支架直至边柱刻线与物体悬 线重合。 (5)调节指示支架，使之与橙色指示器重合。 (6)移开滑轮上的重物以及滑轮
实验 2 向心力 实验装置 向心力装置 旋转平台 秒表 天平 曲线纸（2 张） 砝码和悬挂支架 线 实验目的 研究在一圆形轨道上旋转的物体，不同的物体质量，圆的半径对该物体所受向心力的影 响。 实验原理 当一质量为 m 的物体系在一长度为 L 的绳上并绕一水平圆旋转，则该物上的向心力为： 2 2 mrω r mv F == 其中 v 为切向速度，ω 为角速度（v=rω）。通过测量旋转一周的时间（周期 T）得到速度 V= T 2πr 则向心力为： F= 2 2 4 T π mr 安装 参阅“A”底座及旋转平台法安装该装置。 实验内容 第一部分 不同半径（力和质量恒定不变） （1） 向心力和悬挂物的质量在这部分保持不变。称衡该物体并在表 2.1 中记录，在边柱 上悬挂起物体，并将之通过线与弹簧连接起来，线必须通过中央柱体上的滑轮。 （2） 把带夹头的滑轮安装在导轨的靠近悬挂物的一端，按图 2.1 挂上砝码，在表 2.1 中记 录下该砝码的质量，这样就有了恒向心力。 （3） 边柱刻线所对应位置长是所选择半径，安装边柱时要使之垂直并拧紧支架螺丝。在 表 2.1 中记录该半径。 （4） 边柱上的悬挂物必须垂直悬挂，调节中央柱顶端的弹簧支架直至边柱刻线与物体悬 线重合。 （5） 调节指示支架，使之与橙色指示器重合。 （6） 移开滑轮上的重物以及滑轮。 4
(7)转动装置，使之加速至橙色指示器与指示支架重合，这说明悬挂物再一次垂直。 string side post center post assembly assembly clamp-on pulley rotating platfomm hanging mass "A"base 图2.1向心力装置 (8) 保持该速度，用秒表记录转动周的时间，算出周期后记录在表2.1中。 (9) 移边柱至一新的半径处，重复上述过程，共做5个半径。 表2.1不同的半径 物体的质量= 挂在滑轮上的砝码质量= 直线的斜率= 半径 周期 2 说明 (1)通过滑轮悬挂的砝码就等于施于弹簧的向心力。该质量乘以“g”就是向心力，并记 录在表2.2中。 (2)计算出T2,记录在表2.1中。 (3)作图-T,它是线性的，因为r=(,F一)T: An2m (4)画出拟合直线，求出斜率，记录在表2.1中。 (5)利用斜率计算向心力，并记录在表2.2中。 (6)计算在表2.2中向心力的百分误差。 表2.2结果（不同半径） 向心力=mg 由斜率求出的向心力 百分误差
（7） 转动装置，使之加速至橙色指示器与指示支架重合，这说明悬挂物再一次垂直。 图 2.1 向心力装置 （8） 保持该速度，用秒表记录转动周的时间，算出周期后记录在表 2.1 中。 （9） 移边柱至一新的半径处，重复上述过程，共做 5 个半径。 表 2.1 不同的半径 物体的质量= 挂在滑轮上的砝码质量= 直线的斜率= 半径 周期 T2 说明 （1） 通过滑轮悬挂的砝码就等于施于弹簧的向心力。该质量乘以“g”就是向心力，并记 录在表 2.2 中。 （2） 计算出T2 ，记录在表 2.1 中。 （3） 作图r-T2 ，它是线性的，因为 2 2 ) 4 ( T m F r π = （4） 画出拟合直线，求出斜率，记录在表 2.1 中。 （5） 利用斜率计算向心力，并记录在表 2.2 中。 （6） 计算在表 2.2 中向心力的百分误差。 表 2.2 结果（不同半径） 向心力=mg 由斜率求出的向心力 百分误差 5
第二部分：改变力（半径和质量恒定不变） 在该实验部分，旋转半径及悬挂物的质量保持恒定。 (1)称衡该物体并记录在表2.3中，在边柱上悬挂该物体并通过绳将之与弹簧连接起来， 绳子必须通过在中央柱上的滑轮。(2)-(8)同第一部分的(2)·(8)。 (9)改变向心力：悬挂上不同质量的砝码。保持半径不变从(4)开始重复，共改变5 次力的大不。 表2.3不同的向心力 物体质量= 半径= 直线的斜率= 挂在滑轮上的砝码质量 向心力=mg 周期(T) 1/T2 说明 (1) 通过滑轮悬挂的砝码的重量就等于作用在弹簧上的向心力，将悬挂砝码的质量乘以 “g”即得到每次实验的向心力记录在表2.3中。 (2) 计算出每次实验的T2的倒数，并记录在表2.3中。 (3) 画出F~ 下图，它是线性的，因为：F=4nm T2 (4) 画出拟合直线并求出斜率，记录在表2.3中。 (5) 从斜率中计算出质量并记录在表2.4中。 (6)计算出二者的百分误差，并记录在表24中。 表2.4结果（不同的向心力） 物体的质量 物体的质量（斜率求得） 百分误差 第三部分改变质量（半径和向心力保持恒定） 在实验的该部分中，向心力和旋转半径保持不变。 (1)称衡附加砝码的质量，并记录在表2.5中，其(2)·(8)同第一部分(2)·(8) (2)改变侧面砝码的质量，保持半径不变，测定新的周期，重新称衡物体的质量，并记 录在表2.5中。 6
第二部分：改变力（半径和质量恒定不变） 在该实验部分，旋转半径及悬挂物的质量保持恒定。 （1） 称衡该物体并记录在表 2.3 中，在边柱上悬挂该物体并通过绳将之与弹簧连接起来， 绳子必须通过在中央柱上的滑轮。（2）-（8）同第一部分的（2）-（8）。 （9） 改变向心力：悬挂上不同质量的砝码。保持半径不变从（4）开始重复，共改变 5 次力的大不。 表 2.3 不同的向心力 物体质量= 半径= 直线的斜率= 挂在滑轮上的砝码质量 向心力=mg 周期(T) 1/T2 说明 （1） 通过滑轮悬挂的砝码的重量就等于作用在弹簧上的向心力，将悬挂砝码的质量乘以 “g”即得到每次实验的向心力记录在表 2.3 中。 （2） 计算出每次实验的T2 的倒数，并记录在表 2.3 中。 （3） 画出 F~ 2 1 T 图，它是线性的，因为：F= 2 2 4 T π mr （4） 画出拟合直线并求出斜率，记录在表 2.3 中。 （5） 从斜率中计算出质量并记录在表 2.4 中。 （6） 计算出二者的百分误差，并记录在表 2.4 中。 表 2.4 结果（不同的向心力） 物体的质量 物体的质量（斜率求得） 百分误差 第三部分 改变质量（半径和向心力保持恒定） 在实验的该部分中，向心力和旋转半径保持不变。 （1） 称衡附加砝码的质量，并记录在表 2.5 中，其（2）-（8）同第一部分（2）-（8） （2） 改变侧面砝码的质量，保持半径不变，测定新的周期，重新称衡物体的质量，并记 录在表 2.5 中。 6
表2.5悬挂物的质量不同 挂在滑轮上的砝码质量= 向心力=mg= 半径= 物体质量 周期(T) 向心力计算值 百分误差 说明 (1) 通过滑轮所悬挂的质量就等于弹簧上的向心力，表2.5的表头上记录向心力mg。 (2) 利用公式F=4红m，计算每次实验的向心力，并记录在表25中。 T2 (3)计算每次实验的向心力和mg之间的%。 思考题 1.当半径增加时，旋转周期是增加还是减小？ 2.当半径和旋转物体的质量保持恒定，周期增加时，向心力是增加还是减小？ 3.当物体质量增加时，向心力是增加还是减小？ >
表 2.5 悬挂物的质量不同 挂在滑轮上的砝码质量= 向心力=mg= 半径= 物体质量 周期（T） 向心力计算值 百分误差 说明 （1） 通过滑轮所悬挂的质量就等于弹簧上的向心力，表 2.5 的表头上记录向心力 mg。 （2） 利用公式 F= 2 2 4 T π mr ，计算每次实验的向心力，并记录在表 2.5 中。 （3） 计算每次实验的向心力和 mg 之间的%。 思考题 1． 当半径增加时，旋转周期是增加还是减小？ 2． 当半径和旋转物体的质量保持恒定，周期增加时，向心力是增加还是减小？ 3． 当物体质量增加时，向心力是增加还是减小？ 7